книги из ГПНТБ / Гилод В.Я. Сжигание мазута в металлургических печах
.pdfкулящией газов в рабочем пространстве, в сушильных установках, в качестве генератора теплоносителя.
Здесь перечислены далеко не все области примене ния рассмотренных горелочных устройств. Так, все они могут быть рекомендованы для термических, нагрева тельных, обжиговых, плавильных печей с малым объе мом свободного рабочего пространства, а также для других тепловых агрегатов, где необходимо при мини мальном избытке воздуха получить короткий факел.
6. РАСЧЕТЫ НЕКОТОРЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Г О Р Е Л О Ч Н Ы Х УСТРОЙСТВ
Горелочный туннель устройства с организованной рециркуляцией продуктов сгорания
Методика расчета
Расчет горелочных устройств |
с организованной |
рециркуляцией |
||||
[134] |
основам |
на |
теоретическом |
ірагаомотрении условий наличия .ре |
||
циркуляции я |
использует обобщенные |
результаты |
эксперименталь |
|||
ных |
исследований |
[ШІ8], относящиеся |
к работе форсунки на топоч |
|||
ном мазуте марки 100. В задачу расчета входит определение основ ных геометрических размеров элементов керамического туннеля: форкамеры, рециркуляционной вставки и камеры горения. Методика расчета известна [5] и здесь не рассматривается.
Узел горелочного устройства (ом. рис. 37), состоящий из сопла форсунки, форкамеры и рециркуляционной вставки, представляет со бой «нжекционное устройство, где активной струей является высоко скоростной воздушный поток, выходящий из форсунки, а инжектіруемой средой — продукты сгорания, поступающие к форкамере че рез рециркуляционные каналы.
Анализ уравнения количества движения, составленного примени тельно к этому узлу, показал, что наличие рециркуляции связано с выполнением следующих условий:
(13)
|
|
|
Єпр |
(Рв |
/Рр ) |
|
|
|
2 ( Р в / Р с |
У)2 |
|
2 ( Р в |
/ Р р ) |
|
« О |
[ m o — ( Р в |
/Рс |
)1 |
m 0 (m0 |
— 1) |
2 ( Р в / Р с ) |
Р в |
/Рр |
|
|
|
|
( « о - 1 ) !
Здесь Рв — п л о т н о с ть |
воздуха при |
его температуре |
и давлении |
|||||||||
|
|
в форкамере, |
кг/м3; |
|
|
|
|
|
|
|||
|
Р Р — п л о т н о с т ь |
рециркулирующих |
газов при температуре |
|||||||||
|
|
в форкамере, |
кг\м3\ |
|
|
|
|
|
|
|||
|
Рс — плотность -продуктов сгорания при температуре на |
|||||||||||
|
|
уровне выходного сечения рециркуляционной встав |
||||||||||
|
|
ки, |
кг/м3; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F0 — площадь |
сечения воздушного1 'сопла форсунки, |
мъ, |
|||||||||
|
F[—площадь |
входного сечения |
диффузора вставки, |
ж2 ; |
||||||||
|
m0 = |
F1/F0; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fp — суммарное проходное |
сечение |
рециркуляционных |
|||||||||
|
|
каналов, ж2 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Спр — |
приведенный |
коэффициент |
гидравлических |
сопро |
|||||||
|
|
тивлений движению рециркулирующих газов2 . |
|
|||||||||
іГТо формуле |(!13) |
.определяют |
минимальные |
размеры |
входного |
||||||||
сечения |
диффузора |
вставки. При |
окончательном |
выборе |
диаметра |
|||||||
входного |
сечения |
А |
і(юм. {буквенные обозначения |
на рис. .37) следует |
||||||||
учесть, что, согласно |
исследованиям3 , проведенным в институте |
«Теп- |
||||||||||
лопроект» на гидравлической модели горелочного устройства с ре циркуляционной вставкой, кратность рециркуляции, определяемая как отношение количеств рецнркулирующего и инжектируемого по
токов, |
с увеличением |
отношения |
DJDo ((изучен диапазон |
значений |
Di/D 0 |
от (1,7 до 3,2) |
растет по |
линейному закону. Поэтому |
целесо |
образно было бы иметь возможно [большие значения отношений этих диаметров. Однако неизбежное в этом случае увеличение попереч ных размеров туннеля накладывает ограничения на величину D\, Угол раскрытия диффузора следует выбирать с учетом повыше ния температуры и увеличения объема газов, вызванного наличием
горения в пределах вставки. Рекомендуется |
следующее |
соотноше |
||||||||||
ние диаметров |
входного Dx |
и выходного Д> сечений диффузора: |
|
|||||||||
D 2 = 1,1 D j . |
|
|
|
|
|
|
|
|
(15) |
|||
Исследования показали, |
что кратность |
рециркуляции q |
связана |
|||||||||
экстремальной |
зависимостью |
с |
относительным |
параметром |
||||||||
L$»[(D\—D0), |
|
где і ф И — длина |
форкамеры, |
a |
Do—наружный |
диа |
||||||
метр кольцевого воздушного сопла форсунки |
(ом. рис. 37), |
причем |
||||||||||
эта зависимость справедлива в широком интервале значений |
DJD0 |
— |
||||||||||
от 1,72 до |
2,67 (рис. 44). Максимальная интенсивность |
рециркуля |
||||||||||
ции |
при |
горении |
топлива |
соответствует |
величине |
параметра |
||||||
і ф к / ф і — D 0 |
) . равной '1,0—'1,5. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Поэтому длину форкамеры следует определять по формуле |
||||||||||||
|
(1,0-г- 1,5) |
( D i - D o ) . |
|
|
|
|
|
(16) |
||||
1 Имеется їв виду воздух, идущий «а горение, а не распиливаю |
||||||||||||
щий |
агент. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Величина |
коэффициента £П р, отнесенного |
к фактической скоро |
|||||||||
сти движения газов по каналам и учитывающего потери энергии как по длине рециркуляционных каналов, так и на входе и выходе из
них, может быть рассчитана по формулам гидравлики. |
Исследования |
[ililS] показали, что приближенно можно принимать |
СПр = 70-^80. |
3 Исследования проведены Н. Ф. Петровым. |
|
5* Зак . 590 |
131 |
Исследованиями на модели установлено, что длина рециркуля
ционной вставки LBOT |
в диапазоне |
отношений |
1 В С т / А = 0 , б — 2 , 0 |
|
(центральный |
канал |
вставки был |
цилиндрическим), практически |
|
не влияет на |
интенсивность рециркуляции. Этот |
результат законо |
||
мерен, поскольку аэродинамические сопротивления трения при дви жении газов по «аиалам ничтожно малы.
9
1,0
0,3
Off
9,2
\
t
'A
і л\
V
Рис. 44. Зависимость крат ности рециркуляции от от носительной длины форкамеры при DJD0:
Г" 1 — 2,67; 2 — 2,18; 3 — 1,72 """
D,-D0
Длину вставки 'следует поэтому выбирать не из аэродинамиче ских, а из теплотехнических соображений — из условия максимиза ции температуры рещиркулируюнщх газов, которое может быть сформулировано так:
|
|
|
|
Чmax |
1ф |
|
|
|
|
|
|
|
где £ i m a x — р а с с т о я н и е |
зоны |
максимальных |
температур |
факела |
от |
|||||||
|
сопла |
форсунки, м; |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Ьф — общая |
длина факела, отсчитываемая от |
сопла |
форсун |
|||||||||
|
ки, м; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/А'Ф |
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Как |
показывает |
график |
на |
рис. 40, |
величина |
относительного |
||||||
удаления |
максимума |
температур |
факела |
ltmax |
составляет |
0,25—0,30. |
||||||
Недостающие |
характерлые |
размеры |
керамического |
туннеля |
||||||||
можно определить |
на |
основании |
экспериментальных |
данных |
о |
теп- |
||||||
ловом напряжении |
объема |
туннеля |
и полноте |
сгорания |
топлива в |
|||||||||||||
горелочном |
устройстве. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Необходимый |
объем |
свободного |
пространства |
керамического |
|||||||||||||
туннеля (JU3 ), включающий |
|
объемы |
форкамеры УфК , камеры горения |
|||||||||||||||
VK-r |
И диффузора |
вставки, |
|
подсчитывают |
по |
формуле |
|
|||||||||||
|
|
Ма QSfecrop)с г о р ' в ых |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(18) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
|
|
Мв |
— номинальный расход топлива, |
кг/ч; |
|
||||||||||||
|
|
|
Q{J— низшая |
|
теплота |
сгорания |
топлива, |
кдж/ка(ккал1 |
||||||||||
|
|
|
|
|
кг); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<7т— тепловое |
|
напряжение |
|
туннеля, |
|
кдж/ (ж3 • ч) |
|||||||||
|
( е о г о р ) и ы х |
|
[(ккал[(м3-ч)], |
'рис. 45; |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
— |
величина |
степени |
выгорания |
топлива |
на уровне |
||||||||||||
|
|
|
|
|
выходного |
сечения |
горелочного |
устройства. |
||||||||||
|
Объемом |
рециркуляционных |
|
|
|
|
|
|
|
аТ)Гкал/(м3-ч) |
||||||||
каналов |
можно |
пренебречь, |
до-qf t rdm/(fi3 -v) |
|
|
|
||||||||||||
пуская при этом ошибку не более/уд-. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
1%. |
Степень |
полноты |
сгорания |
|
Г |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
топлива |
определяют, |
как |
обычно: 110 \ |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
_ |
_ |
З х . н |
_ |
Я» н |
|
|
(19)/И* |
|
|
|
|
|
|
||||
" c r o p - |
— |
10 J |
|
|
10 J |
|
|
|
|
0,8 |
1,0 1,2 « |
|||||||
|
|
|
|
|
OA |
|
|
|||||||||||
где |
?х . п — |
относительная |
|
потеря |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
тепла |
с |
|
химическим |
|
Рис. |
45. |
Тепловое |
напряжение |
|||||||
|
|
|
недожогом, |
% |
(рис. |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
горелочного |
туннеля |
||||||||||||
|
|
|
46.а); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
^м.н — |
то же, с |
механическим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
недожогом, |
% |
|
і(рис. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
46,6). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2, OA 0,6 |
0,8 L/Lv |
0,2 |
М Ofi |
й.6 t/Lp |
|
Рис. 46. |
Потери |
тепла: |
|
а — с химическим |
недожогом; |
б — с механическим |
недожогом |
|
Горелочные устройства рассматриваемого класса характеризу ются практически полным завершением реакций горения в пределах туннеля. При величине коэффициента расхода воздуха сс>-'1 механи ческий недожог на уровне выходного сечения горелочного устрой-
ства не превышает 0,6%, и им в практических расчетах можно пре небречь.
На основании геометрических соотношений, с учетом уравнения (17), получены следующие расчетные формулы:
L T - . |
У, |
|
|
|
|
(20) |
|
AL |
лО |
|
|
|
|||
|
2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
1 — . |
|
|
|
|
max |
|
|
|
|
|
(21) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(22) |
|
|
IT |
|
|
|
|
|
Здесь L T — о б щ а я длина керамического туннеля, м (см. рис. 37); |
|||||||
|
1к-г — длина камеры горения, м; |
|
|||||
|
D — диаметр |
камеры |
горения |
(м), принимаемый |
равным |
||
|
диаметру |
|
форкамеры, а |
также наружному |
(габа |
||
|
ритному) диаметру рециркуляционной вставки (см. |
||||||
|
рис. |
37) |
и |
выбираемый |
конструктивно в зависимо |
||
|
сти от величин Du |
D2 и F p ; |
|
||||
|
; T = |
LT /L,|, |
(рис. |
47). |
|
|
|
|
|
я |
|
|
|
|
|
|
А = |
~12 |
|
(Di + |
Dl + |
D^,). |
|
Размеры керамического туннеля рассчитывают следующим обра зом. Поокольку отбор рециркулирующих газов должен осуществ ляться ;(по условию) из области макси мальных температур, величину р с под считывают для температур порядка 1600—1700°С (см. рис. 40). Температуру
вфоркамере, необходимую для опреде
|
|
|
ления |
р р , |
принимают |
иа |
200—300 |
град |
|||||||
|
|
|
ниже. |
По |
іфо.рмулам .(113) — |
(16) |
вычис |
||||||||
|
|
|
ляют |
геометрические |
размеры, |
влияю |
|||||||||
|
|
|
щие на |
условия |
инжекции. |
При |
|
этом |
|||||||
|
|
|
значения |
F0 |
и |
D0, |
задаваемые |
произво |
|||||||
|
1,2 а, |
дительностью |
форсунки, давлением |
воз~ |
|||||||||||
|
духа, |
подаваемого на |
горение, |
и |
конст |
||||||||||
|
|
|
руктивными |
|
особенностями |
|
форсунки, |
||||||||
Рис. 47. Относительная |
определяют |
предварительным |
|
расчетом |
|||||||||||
(см. гл. I ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
длина |
горелочного |
тун |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Порядок дальнейшего |
расчета |
|
зави |
||||||||||||
|
неля |
|
|
||||||||||||
|
|
|
сит от исходных |
данных. |
Если, |
кроме |
|||||||||
коэффициент расхода |
|
производительности форсунки Мв, |
|
задан |
|||||||||||
воздуха а, |
то |
по |
|
рис. 47 определяют величину |
|||||||||||
1Т. С помощью лрафиков |
>(см. рис. 46) |
|
и формулы |
1(119) |
вычисляют |
||||||||||
значение І ( Є С Г О Р ) П Ь І І при Ь/Ьф=1т. |
Для |
|
дальнейших |
расчетов по фор |
|||||||||||
мулам |
(118), (20) —;(Й2) необходимо |
лишь найти qT |
в соотаегств'ИИ с |
||||||||||||
рис. 45. Заключительным этапом расчета является определение об
щей длины факела Ьф=Ь?/1т |
и длины видимого факела за предела |
ми горелочного устройства |
l$=L$—LT. |
Если вместо коэффициента расхода воздуха задается величина /ф, расчет осуществляется методом' последовательных приближений. По принятому в первом приближении значению / т находим |(рис. 47) необходимую величину а. Затем в той ж е последовательности, что
и в предыдущем случае, определяем L T , |
и /1=L't/L'^. |
При несов |
падении значений / т и 1Г расчет повторяется до получения удовлет ворительной сходимости. Решение задачи упрощается, когда усло вия требуют завершения горения в пределах горелочного устройства
(1т — I).
Конкретные данные той части расчета, которая базируется на результатах экспериментов форсунки одного типоразмера, могут быть с достаточной строгостью распространены лишь на горелочнае устройства, (производительность которых близка к производительно сти исследованного образца. В то же время методика расчета и результаты теоретического рассмотрения условий наличия рецирку ляция справедливы для всего класса горелочных устройств с рецир куляционной вставкой.
Если необходимо обеспечить высокую скорость выхода продуктов сгорания из туннеля, камеру горения заканчивают сужением .(конфузором), обеспечивая одновременно достаточные давления воздуха и топ лива перед форсункой. Как показали эксперименты, изменение цент
рального угла конфузора от 0 до 11(20°, а также |
отношения |
диамет |
|||
ра выходного отверстия Л і т к DQ |
в пределах |
0,38—1,28 не |
сказы |
||
вается на интенсивности рециркуляции. Ранее |
во ВНИТИ |
[117] |
|||
было также показано, что на рециркуляцию не оказывает |
влияния |
||||
изменение параметра |
(D^DBhlx)ID |
в диапазоне' |
0,29—0,50. |
Эти ре |
|
зультаты были подтверждены и огневыми испытаниями горелочного устройства при высоких давлениях в камере горения. Установлено, таким образом, что инжекционный узел в начале горелочного тун неля сохраняет в широких пределах автономию по отношению к аэродинамическому режиму камеры горения и может поэтому быть
рассчитан независимо от геометрии камеры. |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
Пример |
расчета |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Исходные |
данные. |
Топливо — мазут |
марки |
100. |
Номинальная |
||||||
производительность горелочного |
устройства |
Л1н =40 кг/ч. |
Воздух |
|||||||||
как |
на |
раопыливание топлива, так и на горение |
поступает |
от комп |
||||||||
рессора. |
Избыточное |
давление |
воздуха |
перед форсункой |
р в = |
|||||||
=0,5 |
Мн/м2 |
(5 |
ат). Необходимо |
заівершение горения |
в |
туннеле |
||||||
(/т =!1; |
/ ф = 0 ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Форсунка. |
Принята |
пневматическая .форсунка |
высокого |
давления |
|||||||
с предварительной закруткой обоих потоков воздуха |
(на |
распили |
||||||||||
вание и на горение). Малые проходные |
сечения |
для воздуха, |
опре |
|||||||||
деляемые его высоким начальным давлением, позволяют в обоих
случаях использовать винтовые |
завихрители. |
Массовый расход воздуха |
(кг/ч), необходимый для распылива |
ния топлива: |
|
у И в . р = / п в . р у И н > |
|
где т в . р — удельное количество компрессорного воздуха, принимае мое для горелочных устройств высокоинтенсивного го рения равным 1 кг на 1 кг мазута.
Мв р = 1-40 = 40 кг/ч.
Необходимое для горения количество воздуха (в м*/ч при нор мальных условиях):
где V®— удельное теоретическое количество воздуха при .нормаль ных условиях необходимое для полного сжигания 1 кг мазута (в среднем 10,6 м*/кг) [5];
а —требуемый коэффициент расхода воздуха. Для выполне ния условия / Т = И необходимо иметь а >1,2 (см. рис. 47)
<2В г = 1,2-10,6-40 = 509 м3/ч.
Учитывая, что с распиливающей средой поступает воздуха (при нормальных условиях)
|
Л*в.р |
40 |
|
|
V B - P |
Р° |
1,29 |
' |
|
по другой |
магистрали |
необходимо |
подать на |
горение следующее |
количество |
воздуха: |
|
|
|
QB .r = |
Q B . r - ( 3 B . p = 5 0 9 - 3 1 = 4 7 8 м?/ч. |
|
||
•Принимая концентрическое расположение в корпусе форсунки |
||||
магистралей топлива, |
воздуха на |
распиливание |
и воздуха на горе |
|
ние и воспользовавшись для расчета выходных сечений известными
расчетными формулами |
[5], получаем наружный |
диаметр |
замыкаю |
|||
щего кольцевого воздушного сопла форсунки D0 |
(см. рис. 37) |
рав |
||||
ным 30 мм. Расчетная площадь сечения F0='l63 |
мм2. |
|
|
|||
Горслочный |
туннель. |
Следует |
обратить внимание на |
то, |
что |
|
в формуле (13) |
плотность воздуха |
р п относится |
к давлению в фор- |
|||
камере. Если горелочное устройство не рассчитано на высокоско
ростное истечение |
продуктов сгорания из туннеля, |
то давление в |
||||
нем |
может быть |
принято равным |
атмосферному. |
В |
этом |
случае, |
при |
температуре |
компрессорного |
воздуха 60°С, р а |
—1,06 |
кг/м3. |
|
|
В соответствии с экспериментальными данными, |
полученными |
||||
при исследовании горелочного устройства такой же производитель
ности |
[118], при а = 1 , 2 температура в камере |
горения (на |
уровне |
|||
выходного сечения рециркуляционной вставки) равна |
1350, а |
в фор- |
||||
камере |
1150°С |
'(см. рис. 38). Подсчитанные для |
этих |
условий |
плот |
|
ности |
газов: |
|
|
|
|
|
Р с |
= 0 , 2 2 |
кг/м3; р р = 0 , 2 5 |
кг/м3. |
|
|
|
По формуле |
(13) |
|
|
|
|
|
Ff,n |
= 163 (1,06/0,22) = 785 |
мм2. |
|
|
|
|
Минимальный диаметр входного сечения диффузора рецирку ляционной вставки
/>Г= т / = т / - ™ L =зі,б мм.
V |
0,785 |
V |
0,785 |
Учитывая положительное влияние увеличения отношения DJDo на интенсивность рециркуляции, принимаем £>і=45 мм. При этом
D,/Z)0 =il,5. В соответствии с |
формулой (/16) Ь 2 = 1 Д - 4 5 =49,5 млі. |
|||
Принимаем Z)2 =60 мм. |
|
|
|
|
Фактическое |
значение |
|
|
|
0.785-452 |
|
|
|
|
та = |
= 9,75. |
|
|
|
163 |
|
|
|
|
Подставляя |
полученные значения та, плотностей |
газов и £П р = |
||
= 80 в формулу |
(14), получим F m і п =14650 |
мм2. |
|
|
Рециркуляционная вставка |
выполняется |
с тремя |
центрирующи |
|
ми выступами, промежутки между которыми служат каналами для возврата газов в форкамеру. Если принять минимальную толщину
керамической стенки |
(у выходного сечения диффузора) равной |
15 мм, минимальный |
габаритный диаметр вставки £>min может быть |
определен в первом приближении і(без учета сечения, занятого цент
рирующими выступами) |
следующим |
образом |
(все размеры — в мм): |
||||||||||||
|
0,785 D2min |
= F™[n + |
0,785 (Д, + |
2• 15)2. |
|
|
|
|
|||||||
|
После |
подстановки |
численных |
значений |
получим: 0 « щ = 158 ЛЛ(. |
||||||||||
Примем D=170 мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
При толщине каждого центрирующего выступа 20 мм площадь |
||||||||||||||
занятого ими сечения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
/ = |
3-20 |
170 — (50 +2-15) |
= 2700 мм*. |
|
|
|
|
|||||||
|
І |
— - |
L |
|
|
|
|
||||||||
|
' |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Проверим |
фактическое |
значение |
|
площади |
рециркуляционных |
|||||||||
каналов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Fp |
=0,785 [170» — (50 + 2- 15)а] — 2700 = |
15000 мм2. |
|
|
||||||||||
|
Таким |
образом, |
/ 7 p > F m |
i n . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Основные |
поперечные размеры |
элементов керамического |
тунне |
|||||||||||
ля |
определены. Приступим |
к |
вычислению |
продольных |
размеров. |
||||||||||
По |
формуле |
i(il6) Іфк=і(і1,0-г-1,5) |
1(45—30) =il5-s-S3 мм. |
Выбираем |
|||||||||||
длину форкамеры равной 20 мм. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
По условию (ZT =1 |
или /ф = 0) |
величина |
(еС гор)вых = 1,0. |
Кро |
||||||||||
ме того, по рис. 45 при а—,1,2 qT=s\\3 |
|
Гдж/,(м3-ч) |
[27 Гкал/(м3• |
ч)]. |
|||||||||||
Принимая |
низшую теплоту |
сгорамия |
|
топлива |
Qf, =3 9 800 |
кдж/кг |
|||||||||
•(9і5О0 ккал/кг), |
в соответствии |
с формулой .(18) |
необходимый, |
объем |
|||||||||||
горелочного туннеля |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
К т |
= |
40-39800-1,0 |
|
„ |
, , Л |
|
я |
о |
|
|
|
|
||
|
|
113 - 10е |
•— = |
14,1 -10 |
ЛІ3 . |
|
|
|
|
||||||
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Перед |
подсчетом |
общей |
длины |
туннеля |
по формуле |
(20) |
опре |
|||||||
делим |
входящие в нее геометрические |
параметры: |
|
|
|||||||||||
|
А |
|
|
(45а + |
50а + |
50-45) 10~6 |
= 1 , 7 7 - Ю - 3 мг; |
|
|
||||||
|
Уфк |
« |
0 , 7 8 5 Я а 1 ф к = 0,785-170а-20-10-^ = |
0,45-10~3 л». |
|
||||||||||
Принимаем Umax =-0,25.
|
1 , 7 7 - Ю - 3 -0,25 + 0,785170 а - 10 _ 6 |
(1 |
||
Итак, |
L T = 785 |
мм. |
|
|
Длина |
рециркуляционной вставки, по формуле (21), |
|||
L B C T = |
0,25 • 785 — 20 = 175 мм. |
|
||
Длина камеры |
горения |
|
||
І к г = |
785 — (175 + |
20) = 590 мм. |
|
|
Завихрители |
воздуха |
|
||
Поскольку улучшение качества смешения |
воздуха с топливом — |
|||
одно из важнейших условий интенсификации горения, завихрители воздуха применяются во многих типах горелочных устройств, рас сматриваемых в данной главе. В вихревых горелочных устройствах они являются основным элементом.
Методика расчета и сравнительный анализ наиболее распрост раненных способов предварительной закрутки воздуха достаточно подробно изложены в монографии Р . Б. Ахмедова [125] и поэтому нами не рассматриваются. Ниже приведены примеры расчетов за-
вихрителей для вентиляторного |
воздуха. |
|
||||
|
Аксиально-тангенциальный |
|
|
|
||
|
лопаточный завихритель |
(рис. |
48) |
|
||
Исходные |
данные. |
Производительность |
горелочного устройства |
|||
Afn =ilO0 |
кг\ч. |
Давление вентиляторного воздуха перед форсункой |
||||
Pi = 3,93 кн[м2 |
(400 мм вод. ст.). |
|
|
|
||
Прохооные |
сечения |
для воздуха. |
При |
коэффициенте расхода |
||
воздуха |
а = 1 , 0 5 требуемое количество |
воздуха (см. расчет «а с. J36) |
||||
QB = 1,05-10,6-100 = 1110 м31ч.
В соответствии с рекомендациями [б] принимаем скорость воз духа в воздухопроводе и во входном сечении воздушного короба о>і='І5 м[сек. В этом случае необходимая площадь сечения входно го патрубка
|
QB |
|
1110 |
|
20500 мм2. |
F, = |
|
= |
= 0,0205 м2 = |
||
|
3600 ЬУІ |
3600-15 |
|
|
|
Учитывая потери в лопаточном аппарате |
(ом. ниже), принима |
||||
ем напор воздуха перед выходным сечением |
|
|
|||
р 2 = |
2,45 кн/м2 |
(250 мм вод. ст). |
|
|
|
Необходимая |
площадь |
выходного сечения |
для |
воздуха .(ем. |
|
табл. б) |
|
|
|
|
|
|
<2в |
|
|
|
|
F, = |
246 - |
|
|
|
|
где F2 — в мм2; QB—B М3/Ч; Ар2 — в н/м2; р в — в кг\м%.
При температуре воздуха 20°С .величина p B =il,205 кг}мг. В слу чае отсутствия противодавления в камере Арц=рз
1110
= 246 V 2450 = 6070 мм2.
1,205
Принимаем, что в центре воздушной амбразуры располагается узел распыливания топлива с наружным диаметром 30 мм, зани-
Рис. 48. Схема аксиально-тангенциального лопаточного завихрителя:
/ —- входной патрубок; 2 — амбразура; 3 — завнхрнтель; 4 — форсунка
мающий площадь /=0,785-ЗО2 =706 мм2. Таким образом, суммарная площадь сечения амбразуры
F = F2 + f = 6070 + 706 = 6776 мм2.
Необходимый диаметр амбразуры
d = л [ - J — = " і / J U L = 92,8 мм.
\0,785 V 0,785
Принимаем d=95 мм.
Скорость воздуха в выходном сечении амбразуры
QB |
= — |
Ш 0 |
Wo = |
• s— = 5 0 , 8 м/сек. |
|
3600F2 |
3600-6070-10 |
|